CN1400725A - 同步磁阻电动机的转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁通障栅式同步磁阻电动机的转子及其制造方法，该同步磁阻电动机的转子设有盘形磁心钢板，在该磁心钢板的中心部分设有轴孔，围绕该轴孔设有多个磁通障栅组，并且设有自动堆叠点；该转子的制造方法包括步骤：通过使用自动堆叠点连续堆叠磁心钢板来制造钢板堆叠体；将端板设置在钢板堆叠体的两侧；在将连接装置插入磁通障栅组内的同时，将端板与钢板堆叠体相互连成整体。因此，制造过程变得容易，无论转子类型是偏斜式还是非偏斜式，磁心钢板都可自动被堆叠，从而降低了制造成本并可将该转子投入批量生产。

Description

同步磁阻电动机的转子及其制造方法
发明领域
本发明涉及一种同步磁阻电动机的转子及其制造方法，具体涉及一种磁通障栅式(Flux Barrier Type)同步磁阻电动机的转子及其制造方法。
背景技术
同步磁阻电动机是同步电动机中的一种，其价格较低、效率较高，而且响应度也较高。然而，其结构复杂，制造起来比较困难，因而花费大量成本和时间。因此，目前还未批量生产。
上述的同步磁阻电动机设有定子和转子，其是通过将多个钢板以绝缘方式堆叠而成。其中，该定子近似于感应电动机内的一般定子，并且该转子包括转子铁心，其上设有多个磁通障栅，以便产生磁阻差。
图1是示出根据现有技术的磁通障栅式同步磁阻电动机内的转子铁心的视图。
如图所示，现有转子铁心采用多个磁心钢板111制成，该磁心钢板111设置成圆形板，并沿转轴轴线方向堆叠，以便相互绝缘。并且在各磁心钢板111的中心部分设有轴孔112，以便接收转轴。在轴孔112的边界部分设有多个螺栓孔113，以便接收固定螺栓(未示出)，该固定螺栓在轴线方向上与所堆叠的各磁心钢板111相连并固定成整体。
另一方面，在各磁心钢板111的边界部分设有多个磁极部分P1～P4，并且在各磁极部分P1～P4之间设有多个磁通障栅组B1～B4，以便产生磁阻差。
各磁通障栅组B1～B4包括多个磁通障栅115，其设置成贯穿钢板表面，以使两端对接在圆周表面上，并且中心部分为弧形，朝轴孔112凸起，并且在磁心钢板111的径向上与磁路117交替设置。在位于各磁通障栅115之间的磁路117上设有多个凸耳119，其从一个钢板表面凹下，并朝另一钢板表面凸起，因此在当磁心钢板堆叠时，该多个凸耳119被插入另一凸耳119的凹下部分。
然而，根据现有磁通障栅式同步磁阻电动机的转子，在磁心钢板111上设有多个磁通障栅115和凸耳119。因此，电动机的强度较弱，这样可能产生畸变。这是一种当磁心钢板111在其边缘处相互分离时可能产生的现象。而且组装起来需要花费大量时间和成本，因而制造成本加大。
尤其是，磁通障栅式同步磁阻电动机正在试生产阶段，因而无法批量生产和使用。
而且，现有同步磁阻电动机的转子无法适用于偏斜式转子。在偏斜式转子中，磁通障栅由于凸耳119的布置结构以及磁通障栅115的形状而相对于转轴设置成具有预定偏斜。
另一方面，图2是示出现有磁通障栅式同步磁阻电动机内的转子铁心的另一示例的视图。如图所示，转子铁心120是通过将多个圆形板部件121进行堆叠而制成，所述多个圆形板部件包括多个设置在边界上的弧形孔122。
各圆形板部件121是采用磁性部件或非磁性部件制成。如果该圆形板部件是采用磁性部件制成，则磁通障栅是通过在钢板堆叠之后将非磁性填充部件123填充到弧形孔122内而形成。此外，如果该圆形板部件采用非磁性部件制成，则磁性填充部件123在钢板堆叠之后被填充到孔122内，以形成磁极部分，从而依靠磁阻差产生旋转功率。
然而，根据上述现有磁通障栅式同步磁阻电动机的转子，圆形板部件121被堆叠之后，填充部件123被填充到孔122内，并且在该填充完成之后，通过机加工去除边界部分124。因此，需要附加填充设备用于填充部件123的填充，并且需要附加装置用于边界部分的加工。而且，制造产品花费大量时间，制造成本也较大。
而且，现有磁通障栅式同步磁阻电动机的转子由于弧形孔122的结构也难以适用于偏斜式转子。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种同步磁阻电动机的转子及其制造方法，它易于制造、可降低制造成本、并且无论对于偏斜式还是非偏斜式转子都能通过自动堆叠磁心钢板从而适合批量生产。
为实现本发明的目的，正如本文所具体包含和广义说明的那样，提供了一种根据本发明的同步磁阻电动机的转子，该转子设有：钢板堆叠体，其是通过将多个磁心钢板进行堆叠而制成，在该多个磁心钢板的中心部分设有轴孔，并且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组；端板，其设置在钢板堆叠体的两侧；连接装置，其贯穿磁通障栅组，并将钢板堆叠体与端板连成整体；以及转轴，其被插入钢板堆叠体和端板内。
磁通障栅组包括多个磁通障栅，其两个端部对接在磁心钢板的外圆周上，并且弧形孔的中心部分朝轴孔凸起。
磁通障栅设置成使孔的宽度沿磁心钢板的径向从外圆周到轴孔递增，并且使孔的宽度朝两端递减。此外，各自磁通障栅在其中心部分包括直线部分。
四个磁通障栅组设置成相互对称，并且各自磁通障栅组包括三个磁通障栅。
连接装置途经位于三个磁通障栅中间的磁通障栅。
此外，连接装置包括铆钉，其从一侧的端板途经位于钢板堆叠体内多个磁通障栅中的至少一个磁通障栅，并且外露成途经另一侧的端板。
其中，连接装置可包括：固定螺栓，其从一侧的端板贯穿钢板堆叠体的多个磁通障栅中的至少一个磁通障栅，并且朝另一侧的端板外露；以及螺母，其使用螺丝与固定螺栓的外露端相连。
在磁心钢板上设有自动堆叠点。当钢板堆叠时，该自动堆叠点与另一表面相连。并且自动堆叠点从磁心钢板的一个表面凸起到另一表面。该自动堆叠点凸起成方形。
自动堆叠点可设置在轴孔的边界部分，也可设置在磁通障栅之间的磁心钢板的外圆周上。
另一方面，在磁心钢板的轴孔的边界部分上设有多个销钉孔，并且可将销钉插入销钉孔内进行固定。
根据本发明的同步磁阻电动机的转子的制造方法包括步骤：形成磁盘形磁心钢板，在该磁心钢板的中心部分设有轴孔，而且以该轴孔为中心设有多个磁通障栅组，并设置自动堆叠点；通过使用自动堆叠点连续堆叠磁心钢板来形成钢板堆叠体；将端板设置在钢板堆叠体的两侧；以及通过磁通障栅将端板与钢板堆叠体连成整体。
形成钢板堆叠体的步骤包括：将自动堆叠点设置在与轴孔相邻的磁通障栅之间；以及在将于自动堆叠点设置之后被堆叠的钢板与事先已按预定角度被堆叠的钢板之间，旋转其中至少一个钢板。
将端板与钢板堆叠体相互连成整体的步骤通过铆接完成的，其铆接成从一侧的端板贯穿钢板堆叠体上的多个磁通障栅中的一个磁通障栅。
而且，还提供了一种根据本发明的同步磁阻电动机的转子的制造方法，该方法包括步骤：形成盘形磁心钢板，在该磁心钢板的中心部分设有轴孔，并且在该轴孔的边界部分设有多个销钉孔，而且将多个磁通障栅相互对称设置；通过连续堆叠磁心钢板来制造钢板堆叠体；将销钉连入钢板堆叠体的销钉孔内；将盘形非磁性端板设置在钢板堆叠体的两侧；以及通过使用由非磁性材料制成的连接部件贯穿多个磁通障栅中的一个，将端板与钢板堆叠体固定成一体。
通过下文结合附图对本发明所作的详细说明，将对本发明的上述和其他目的、特点、方面和优点有更加清楚的了解。
附图说明
附图包含在本文中以便于进一步了解本发明，并且纳入本说明书并构成本说明书的一部分。这些附图不仅显示本发明的实施例，而且还与说明书一起用来阐明本发明的原理。在附图中：
图1是示出现有同步磁阻电动机内的转子铁心的横向截面视图；
图2是示出现有同步磁阻电动机内的转子铁心的另一示例的横向截面视图；
图3是示出根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子的透视图；
图4是示出图3中的转子的纵向截面视图；
图5是示出图3中的转子的横向截面视图；
图6是说明根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法的流程图；
图7是示出根据本发明第二实施例的同步磁阻电动机的转子的横向截面视图；
图8是说明根据本发明第二实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法的流程图；
图9是示出根据本发明第三实施例的同步磁阻电动机的转子的纵向截面视图；
图10是示出图9中的转子的横向截面视图；以及
图11是说明根据本发明第三实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细说明，这些优选实施例的示例如附图所示。
图3是示出根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子的透视图；图4是示出图3中的转子的纵向截面视图；图5是示出图3中的转子的横向截面视图。
如图所示，根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子包括：转轴11；钢板堆叠体21，其是通过堆叠多个盘形磁心钢板而形成，并且与转轴11的边界连成整体；一对端板31，其设置成沿转轴11的轴线方向与钢板堆叠体21的两侧接触；以及多个铆钉41，其贯穿端板31和钢板堆叠体21，用于把端板31与钢板堆叠体21连成一体。
一对轴承部件13与转轴11的两个端部相连，用于支撑转轴11，以使之可旋转。并且端板31和铆钉41都采用非磁性材料制成。
端板31设置成盘形，并且尺寸与磁心钢板22的直径相适应。在端板31的中心部分设有轴通孔32，以使转轴31可被插入和连接。围绕该轴通孔32设有多个通孔34，以便在钢板堆叠后与各磁通障栅相通。以下将对此进行说明。
如图5所示，钢板堆叠体21包括：多个磁心钢板22，其采用磁性部件制成盘形，并被堆叠以便相互绝缘；以及多个磁极部分P1～P4，其按照边界方向形成在各磁心钢板22上。
在各磁极部分P1～P4之间设有磁通障栅组B1～B4。各磁通障栅组B1～B4包括：第一、第二和第三磁通障栅24a～24C，其在各磁心钢板22的径向上设置成在圆周表面到中心部分之间相互分开。
这里，磁通障栅的数量可随磁心钢板22的尺寸而变化。此外，如果磁心钢板22的直径为50mm～80mm，则最好设置三个障栅；如果磁心钢板22的直径为70mm～100mm，则最好设置四个障栅。
各磁通障栅24a～24c设置成贯穿钢板表面，以使障栅的两端对接在磁心钢板22的圆周上，并且使中心部分朝轴孔24弯曲。各磁通障栅24a～24c设置成使障栅宽度从中心部分到两端递减，并使障栅宽度随着在各磁心钢板22的径向上靠近旋转中心而递增。
也就是说，第二磁通障栅24b的宽度W2大于第一磁通障栅24a的宽度W1，并且第三磁通障栅24c的宽度W3大于第二磁通障栅24b的宽度W2。
这里，铆钉41贯穿各第二磁通障栅24b，并且将端板31与堆叠状态下的钢板堆叠体21进行固定。
另一方面，在各第三磁通障栅24c之间设有自动堆叠点26，用于堆叠钢板，并且具有近似方形的自动堆叠点26设置成在磁心钢板22的一个钢板表面凹下，并且朝另一钢板表面凸起。
上述四个自动堆叠点26围绕磁心钢板22的轴孔24对称设置，以便适用于偏斜式转子和非偏斜式转子。
图6是说明根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法的流程图。
如图所示，以下将对根据本发明第一实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法进行说明。如果转子被制成偏斜式，则磁心钢板22采用诸如压制法等常用方法形成(S11)，而且所形成的第一磁心钢板22设置在旋转支撑板(未示出)上，该旋转支撑板可按照预定角度进行旋转，以便控制偏斜。此外，第一磁心钢板22依靠旋转支撑板按照预定角度(即与偏斜相适应的角度)进行旋转(S12)。
之后，第二磁心钢板22被堆叠在第一磁心钢板33上，该第一磁心钢板33依靠旋转支撑板按照预定角度进行旋转(S13)。此时，设置在轴孔24的边界部分上的自动堆叠点26的凸起部分被插入第一磁心钢板22上的自动堆叠点26的凹下部分内，因而使第一和第二磁心钢板22相连以便相互限制到旋转方向，而且防止各磁心钢板的运动。
钢板堆叠体21是通过按照上述方法将预定数量的磁心钢板22进行堆叠而形成的，并且端板31设置在钢板堆叠体21的两端(S14)。
之后，将铆钉41插入钢板堆叠体21的通孔34内以及第二磁通障栅24b内，以使端板31与钢板堆叠体21相互连成整体，然后将两个端部用铆钉铆接(S15)。在该图中，非磁性固定螺栓与端板31的通孔34以及第二磁通障栅24b相连，并且螺母与固定螺栓的阳螺纹部分相连。因此，端板31与钢板堆叠体21可相互连成整体。
当上述铆接工作完成时(S15)，将转轴11插入轴孔32和24内，轴孔32和24相互连通并且相连(S16)，并且轴承部件13与转轴11的两端相连，于是转子的制造过程便完成。
图7是示出根据本发明第二实施例的转子的横向截面视图。
与第一实施例相同的部件均采用相同的参考编号，以下不再对此进行说明。
本发明的第二实施例只能适用于非偏斜式转子，方形自动堆叠点28的设置位置比第一实施例中的自动堆叠点26的位置要远。
也就是说，自动堆叠点28设置在相邻的第三磁通障栅24c的端部之间，并且四个自动堆叠点28设置在四个磁通障栅组B1～B4之间。
图8是用于对根据本发明第二实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法进行说明的流程图。
如图所示，磁心钢板22采用压制法等常用方法进行模制，以便对非偏斜式转子进行加工(S21)，然后通过堆叠磁心钢板22制成钢板堆叠体21，以使自动堆叠点28相互啮合(S22)。
当制造钢板堆叠体21时，端板31设置在钢板堆叠体的两端(S23)，并且使用铆钉41对端板31的通孔34以及与该通孔34连通的第二磁通障栅24b进行铆接，以使端板31与钢板堆叠体21可相互连成整体。此时，将一个铆钉41插入各磁通障栅组B1～B4内，并且总共使用四个铆钉41。
另一方面，可将非磁性固定螺栓插入通孔34和第二磁通障栅24b内，而无需使用铆钉41。然后，通过将螺母套在固定螺栓的阳螺纹部分上，将端板31与钢板堆叠体21相互连成整体。
当铆接工作完成时，将转轴11插入将要连接的轴孔32和24内(S25)，然后将轴承部件13分别与转轴11的两端相连。
如上所述，相对于设置成多层结构的现有磁通障栅，根据第一实施例和第二实施例的同步磁阻电动机的转子及其制造方法，将磁通障栅的数量减少到三个或四个，并且在未设置磁通障栅的区域设置自动堆叠点。因此，无论转子是偏斜式还是非偏斜式，磁心钢板都可自动被堆叠，并且该转子具有可易于制造、可降低生产成本、并可进行批量生产的优点。
图9是示出根据本发明第三实施例的同步磁阻电动机的转子的纵向截面视图；图10是示出图9中的转子的横向截面视图。
与第一实施例相同的部件均采用相同的参考编号，以下不再对此进行说明。
如图9和图10所示，根据本发明第三实施例的磁通障栅式同步磁阻电动机的转子包括：转轴11；钢板堆叠体21；两个端板31；以及四个铆钉41。
尤其是，轴孔24设置在磁心钢板22的中心部分，以使转轴11被插入其内，并且多个销钉孔29设置在轴孔24的边界部分上。将非磁性销钉46插入各销钉孔29内，以防止所堆叠的磁心钢板22沿钢板表面方向旋转/移动。
而且，在磁心钢板22的边界部分上设有肋片22a，该肋片22a与各磁通障栅24a～24c的端部相邻。
如果各磁通障栅24a～24c相对于转轴11设置成具有预定偏斜，则在各磁通障栅组B1～B4内的第二磁通障栅24b的中心部分设置直线部分，以便容放铆钉41或螺栓(未示出)。
图11是用于对根据本发明第三实施例的同步磁阻电动机的转子的制造方法进行说明的流程图。
首先，当使用压制法来形成磁心钢板22时(S31)，通过将预定数量的磁心钢板进行堆叠来形成钢板堆叠体21，以使设置在各磁心钢板22的中心部分的轴孔24和销钉孔29相互连通(S32)。之后，将销钉46插入在钢板堆叠体21上相互连通的销钉孔29内，以防止各磁心钢板22沿钢板表面方向运动(S33)。在该图中，如果磁通障栅24a～24c相对于转轴11设置成具有预定偏斜，则通过将钢板堆叠体21的两个端部进行扭转来控制该偏斜(S34)。
之后，将端板24设置在钢板堆叠体21的两端上(S35)，并且对端板24的各通孔43进行铆接，以使端板24与钢板堆叠体21可相互连成整体(S36)。
在该图中，将一侧设有阳螺纹部分的非磁性固定螺栓(非示出)插入各通孔43内，并且可将非磁性螺母(未示出)与该阳螺纹部分相连。
当铆接完成时(S36)，将转轴11插入相互连通的轴孔24和42内，以使其相连(S37)，并且将轴承部件13与转轴11的两端相连。于是，转子的制造过程便完成。
在上述实施例中，四个磁极部分和四个磁通障栅组相互交替设置在磁心钢板的边界部分上。然而，可根据电动机的特性对磁通障栅数量和磁极数量进行控制。
而且，在上述实施例中，各磁通障栅组沿径向包括第一、第二和第三磁通障栅。然而，可根据转子的特性和磁心钢板的尺寸来改变磁通障栅的数量。
此外，在上述实施例中，铆接工作仅贯穿各第二磁通障栅的内部。然而，铆钉或螺栓可连接成贯穿其他磁通障栅。
如上所述，根据本发明，采用四个非磁性螺栓或铆钉将两端的端板相连，无需将多个凸耳插入现有技术中的转子铁心内，因此可降低制造成本。此外，通过确保铆接空间，可自动堆叠磁心钢板。因此可容易制造转子，可降低制造成本，并可批量生产转子。
而且，根据本发明，在磁心钢板堆叠之后，边缘部分相互不分离，而且可防止磁心钢板上发生畸变。
由于本发明可在不背离本发明的精神或实质特点的情况下采用几种形式予以实施。因此也应理解成，如果未有其他规定，上述实施例不受前面任何一种详细说明的限制，但是应在按照所附权利要求中定义的本发明的精神和范围内作广义解释。因此，凡是在权利要求得到满足和允许的范围内，或者在与此类权利要求得到满足和允许的等效范围内所作的全部变动和修改，都将包含在所附权利要求之内。

Claims (19)

1.一种同步磁阻电动机的转子，其特征在于，它包括：
钢板堆叠体，其是通过将多个磁心钢板进行堆叠而制成的，在所述多个磁心钢板的中心部分设有轴孔，并且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组；
端板，其设置在钢板堆叠体的两侧；
连接装置，用于在贯穿磁通障栅组的同时，将钢板堆叠体与端板连成整体；以及
转轴，其被插入钢板堆叠体和端板内。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，磁通障栅组包括多个弧形孔形式的磁通障栅，其两端与磁心钢板的外圆周相邻，并且中心部分朝轴孔凸起。
3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，各磁通障栅设置成使孔的宽度在磁心钢板的径向上从外圆周到轴孔递增。
4.如权利要求2所述的转子，其特征在于，各磁通障栅设置成使孔的宽度朝向两个端部递减。
5.如权利要求2所述的转子，其特征在于，各磁通障栅在其中心部分包括直线部分。
6.如权利要求1所述的转子，其特征在于，四个磁通障栅组相互对称，并且各磁通障栅组包括三个磁通障栅。
7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，连接装置途经三个磁通障栅当中的位于中部的磁通障栅。
8.如权利要求1所述的转子，其特征在于，连接装置包括铆钉，该铆钉从一侧的端板贯穿钢板堆叠体的多个磁通障栅中的一个磁通障栅，并且穿过另一侧的端板而露出。
9.如权利要求1所述的转子，其特征在于，连接装置包括：固定螺栓，其从一侧的端板贯穿钢板堆叠体的多个磁通障栅中的至少一个磁通障栅，并且露出到另一侧的端板；以及螺母，其使用螺丝与固定螺栓的外露端相连。
10.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在磁心钢板上设有自动堆叠点，当钢板堆叠时，这些自动堆叠点相连。
11.如权利要求10所述的转子，其特征在于，自动堆叠点从磁心钢板的一个表面凸起到磁心钢板的另一表面。
12.如权利要求11所述的转子，其特征在于，自动堆叠点凸起成具有方形。
13.如权利要求10所述的转子，其特征在于，自动堆叠点设置在轴孔的边界部分上。
14.如权利要求10所述的转子，其特征在于，自动堆叠点设置在位于磁通障栅组之间的磁心钢板的外圆周上。
15.如权利要求1所述的转子，其特征在于，多个销钉孔设置在磁心钢板的轴孔的边界部分上，并且销钉被插入销钉孔内。
16.一种同步磁阻电动机的转子的制造方法，该方法包括步骤：
形成磁性的盘形磁心钢板，在该磁心钢板的中心部分设有轴孔，而且以该轴孔为中心设有多个磁通障栅组，并形成自动堆叠点；
利用自动堆叠点连续堆叠磁心钢板，从而形成钢板堆叠体；
将端板设置在钢板堆叠体的两侧；以及
通过将连接装置插入磁通障栅组内，使端板与钢板堆叠体相互连成整体。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，形成钢板堆叠体的步骤包括：将自动堆叠点设置在与轴孔相邻的磁通障栅之间；以及使将于自动堆叠点设置之后被堆叠的钢板与事先已按预定角度被堆叠的钢板中的一个钢板旋转。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将端板与钢板堆叠体相互连成整体的步骤包括：铆接过程，即从一侧的端板贯穿钢板堆叠体的多个磁通障栅中的一个磁通障栅。
19.一种同步磁阻电动机的转子的制造方法，该方法包括步骤：
形成盘形的磁心钢板，在该磁心钢板的中心部分设有轴孔，并且在该轴孔的边界部分设有多个销钉孔，而且以轴孔为中心将多个磁通障栅相互对称设置；
通过连续堆叠磁心钢板来制造钢板堆叠体；
将销钉连入钢板堆叠体的销钉孔内；
将非磁性的盘形的端板设置在钢板堆叠体的两侧；以及
通过使用非磁性连接部件贯穿多个磁通障栅中的一个，使端板与钢板堆叠体相互固定成整体。
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